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シナプス小胞の軸索輸送の分子カスケードの解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H05010
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 形態・構造
研究機関東北大学

研究代表者

丹羽 伸介  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 准教授 (30714985)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
26,260千円 (直接経費: 20,200千円、間接経費: 6,060千円)
2019年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2017年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
キーワード軸索輸送 / KIF1A / シナプス小胞 / ARL8A / ARL8B / BORC / UNC-104 / ARL-8 / 線虫 / arl-8 / JIP3 / unc-16 / キネシン / 神経科学
研究成果の概要

神経細胞はシナプスに局在するシナプス小胞と呼ばれる軸索内の膜小胞によって情報伝達をする。シナプスやシナプス小胞の構成成分は細胞内でしか合成されない。そのため、細胞内で合成されたシナプスやシナプス小胞の材料を輸送する仕組みが重要となる。これを軸索輸送と呼ぶ。本研究ではBLOC-1関連複合体(BORC)→small GTPase ARL-8→分子モーターKIF1Aからなる分子カスケードがシナプスやシナプス小胞の軸索輸送を担っていることを明らかにした。BORCはsmall GTPaseであるARL-8をGTP状態にする。GTP状態のARL-8は分子モーターKIF1Aを活性状態にし軸索輸送が開始する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

軸索輸送は神経細胞の機能を支える重要なマシナリーであるにもかかわらず、その制御についてはほとんどわかっていなかった。また、制御機構があるとしてそれが破綻した場合に何が起こるのかも不明であった。本研究では軸索輸送の制御メカニズムの一端を解明することができた。また、このメカニズムに異常が起こることが遺伝性痙性対麻痺と呼ばれる運動神経疾患の原因となることを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2020 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 6件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] UC Davis(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Simon Fraser University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] UC Davis(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ブリティッシュコロンビア大学/サイモンフレーザー大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] スタンフォード大学/カリフォルニア大学デイビス校(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] A STAR(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Disease-associated mutations hyperactivate KIF1A motility and anterograde axonal transport of synaptic vesicle precursors2019

    • 著者名/発表者名
      Chiba Kyoko、Takahashi Hironori、Chen Min、Obinata Hiroyuki、Arai Shogo、Hashimoto Koichi、Oda Toshiyuki、McKenney Richard J.、Niwa Shinsuke
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 116 号: 37 ページ: 18429-18434

    • DOI

      10.1073/pnas.1905690116

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Physical parameters describing neuronal cargo transport by kinesin UNC-1042019

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Kumiko、Matsumoto Shiori、Miyamoto Miki G.、Niwa Shinsuke
    • 雑誌名

      Biophysical Reviews

      巻: 11 号: 3 ページ: 471-482

    • DOI

      10.1007/s12551-019-00548-9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Going Too Far Is the Same as Falling Short†: Kinesin-3 Family Members in Hereditary Spastic Paraplegia2019

    • 著者名/発表者名
      Gabrych Dominik R.、Lau Victor Z.、Niwa Shinsuke、Silverman Michael A.
    • 雑誌名

      Frontiers in Cellular Neuroscience

      巻: 13

    • DOI

      10.3389/fncel.2019.00419

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Vital roles of PCNA K165 modification during C. elegans gametogenesis and embryogenesis2019

    • 著者名/発表者名
      Shao Zhenhua、Niwa Shinsuke、Higashitani Atsushi、Daigaku Yasukazu
    • 雑誌名

      DNA Repair

      巻: 82 ページ: 102688-102688

    • DOI

      10.1016/j.dnarep.2019.102688

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorescence-labeled neopeltolide derivatives for subcellular localization imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Yanagi Shota、Sugai Tomoya、Noguchi Takuma、Kawakami Masato、Sasaki Makoto、Niwa Shinsuke、Sugimoto Asako、Fuwa Haruhiko
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 17 号: 28 ページ: 6771-6776

    • DOI

      10.1039/c9ob01276a

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Streptothricin acetyl transferase 2 (Sat2): A dominant selection marker for Caenorhabditis elegans genome editing2018

    • 著者名/発表者名
      Obinata Hiroyuki、Sugimoto Asako、Niwa Shinsuke
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 13 号: 5 ページ: e0197128-e0197128

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0197128

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A homozygous loss-of-function CAMK2A mutation causes growth delay, frequent seizures and severe intellectual disability2018

    • 著者名/発表者名
      Chia Poh Hui、Zhong Franklin Lei、Niwa Shinsuke、Bonnard Carine、Utami Kagistia Hana、Zeng Ruizhu、Lee Hane、Eskin Ascia、Nelson Stanley F、Xie William H、Al-Tawalbeh Samah、El-Khateeb Mohammad、Shboul Mohammad、Pouladi Mahmoud A、Al-Raqad Mohammed、Reversade Bruno
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 7

    • DOI

      10.7554/elife.32451

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] KIF1Bβ mutations detected in hereditary neuropathy impair IGF1R transport and axon growth2018

    • 著者名/発表者名
      Xu Fang、Takahashi Hironori、Tanaka Yosuke、Ichinose Sotaro、Niwa Shinsuke、Wicklund Matthew P.、Hirokawa Nobutaka
    • 雑誌名

      The Journal of Cell Biology

      巻: 217 号: 10 ページ: 3480-3496

    • DOI

      10.1083/jcb.201801085

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Non-invasive force measurement reveals the number of active kinesins on a synaptic vesicle precursor in axonal transport regulated by ARL-82018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Hayashi, Shin Hasegawa, Takashi Sagawa, Sohei Tasaki and Shinsuke Niwa
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 5 ページ: 3403-3410

    • DOI

      10.1039/c7cp05890j

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] BORC Regulates the Axonal Transport of Synaptic Vesicle Precursors by Activating ARL-82017

    • 著者名/発表者名
      Niwa Shinsuke、Tao Li、Lu Sharon Y.、Liew Gerald M.、Feng Wei、Nachury Maxence V.、Shen Kang
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 27 号: 17 ページ: 2569-2578.e4

    • DOI

      10.1016/j.cub.2017.07.013

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural basis for CRMP2-induced axonal microtubule formation2017

    • 著者名/発表者名
      Niwa Shinsuke、Nakamura Fumio、Tomabechi Yuri、Aoki Mari、Shigematsu Hideki、Matsumoto Takashi、Yamagata Atsushi、Fukai Shuya、Hirokawa Nobutaka、Goshima Yoshio、Shirouzu Mikako、Nitta Ryo
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 10681-10681

    • DOI

      10.1038/s41598-017-11031-4

    • NAID

      120006373796

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Immobilization of <em>Caenorhabditis elegans</em> to Analyze Intracellular Transport in Neurons2017

    • 著者名/発表者名
      Niwa Shinsuke
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiment

      巻: - 号: 128

    • DOI

      10.3791/56690

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Disease mutations in human KIF1A disrupt autoinhibition of KIF1A motor.2018

    • 著者名/発表者名
      Kyoko Chiba, Richard McKenney, Shinsuke Niwa
    • 学会等名
      EMBL symposium, Microtubule
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Disease mutations in human KIF1A disrupt autoinhibition of KIF1A motor.2018

    • 著者名/発表者名
      Kyoko Chiba, Richard McKenney, Shinsuke Niwa
    • 学会等名
      ASCB annual meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 線虫遺伝学を用いた分子モーター研究2017

    • 著者名/発表者名
      丹羽伸介
    • 学会等名
      第69回日本細胞生物学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 運動神経疾患の新たな原因を発見 細胞内のトラックの暴走が疾患を引き起こす

    • URL

      https://www.fris.tohoku.ac.jp/feature/topics/detail---id-631.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] シナプスの位置を規定する因子の発見 細胞内のトラックの鍵がシナプスの場所を決める

    • URL

      https://www.lifesci.tohoku.ac.jp/research/results/detail---id-47492.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-05-23  

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